毕业设计（论文）-弹簧卡冲压模具设计.doc

南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： XXX 学 号： 07070XXXX 学院（系、部）： XXXX学院 专 业： 材料成型及控制工程（模具设计） 题 目： 弹簧卡多工位级进模设计 指导者： 评阅者： 2011 年 5 月 南 京第II页毕业设计说明书（论文）中文摘要本文介绍了一种利用侧刃初定位、导正销精定位的多工位级进模。在分析弹簧卡零件冲压工艺的基础上,详细对比了零件的几种排样方案和冲切刃口的设计以及模具总体结构设计和主要零部件的设计。列举了零件的毛坯进行展开、冲压工艺的计算以及凸模强度的校核等过程，最终确定了本模具设计方案；本文所介绍的级进模共有12个工位，其成形的工序主要包括落料、冲孔、弯曲等；为了保证模具在工作时不发生干涉，在设计时应予以综合考虑；在文章的最后简单的介绍了级进模材料的选用及热处理并且详细列出了压力中心的计算过程。关键词 弹簧卡 级进模 排样 模具设计Title Design of multi-station progressive die for spring clinch AbstractA progressive die that is guided by pitch punch roughly and by the pilot pin exactly was designed. Based on the analysis of stamping process of typical spring clinch, compared in detail some kinds of stock layout and the design of cutting edge and the overall structure of the die and the design of the main parts of the die.Listed part the blank expand, the calculation of stamping process and check the strength of such punch process, Finalized the design of the mold. The progressive die had Twelve stations . The forming process contained blanking , Punching , bending and so on; In order to ensure nonintervention of the die in working , the forming process must be considered synthetically. Finally, the selection and heat treatment of die material and the computational process of pressure center were discussed in detail.Keywords spring clinch progressive die stock layout die design毕业设计说明书（论文）外文摘要南京工程学院毕业设计说明书（论文）目 录前 言1第一章 弹簧卡介绍及冲压工艺性分析31.1 弹簧卡零件图的绘制31.1.1 弹簧卡二维零件图31.1.2 弹簧卡三维零件图31.2 弹簧卡工艺设计41.2.1 工艺分析4第二章 排样设计72.1 概述72.2 毛坯排样72.2.1 毛坯排样72.2.2 搭边82.2.3 步距92.2.4 条料的宽度92.2.5 材料利用率92.3 冲切刃口设计102.4 轮廓分解时分段搭接头应注意的问题102.5 工序排样102.5.1 工序排样类型102.5.2 载体设计112.5.3 条料定位方式112.6 工序排样112.7 条料尺寸及步距精度13第三章 工艺计算和设备选择143.1冲压力的计算143.1.1 冲裁力的计算143.2 弯曲力的计算153.3 卸料力的计算153.4卸料弹簧的选用153.5 确定压力中心163.6 凸、凹模刃口尺寸的计算163.6.1 凸、凹模刃口尺寸的计算原则163.6.2 刃口尺寸计算方法163.8 设备的选择203.8.1 完成各种工序所需的压力203.8.2 压力机的校核21第四章 模具设计224.1 模具结构概要设计224.1.1 模具基本结构形式224.1.2模具基本尺寸234.1.3 模架的选定234.2 模具工作零件设计234.2.1模具零件的连接234.2.2 模板类零件的连接244.3 卸料机构的设计244.3.1 卸料板的安装形式244.4导料与定距机构254.4.1导料装置254.4.2定距装置254.5 安全机构设计254.6弹簧卡模具非成型零件的设计264.7 模具零件选材264.8弹簧卡模具装配图284.8.1 模具的工作原理284.8.2 模具闭合状态时的结构图28第五章 级进模制造315.1 级进模零件加工工艺315.2 级进模装配技术32第六章 结论33致 谢34参考文献35第35页前 言随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，我国成为世界制造业的中心，电子信息技术中的电子元器件和汽车部件越来越多的成为中国制造，而模具是机械、电子、汽车、家电等工业产品的基础，是现代工业的重要工艺设备，作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用，因此它在国民经济中占有越来越重要的地位。近年来，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展，一些传统多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件的冲压工艺正越来越多地采用多工位级进模成形所取代。级进模，也叫连续模，由多个工位组成，各工位按顺序关联完成不同的加工，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样在一副模具上就可以完成多个工序，一般有冲孔，落料，折弯，切边，拉伸等等。级进模的特点：1.级进模是多任务序冲模,在一副模具内,可以包括冲裁,弯曲成型和拉伸等多种多道工序,具有很高的生产率;2.级进模操作安全;3.易于自动化;4.可以采用高速冲床生产;5.可以减少冲床,场地面积,减少半成品的运输和仓库占用;6.尺寸要求机高的零件,不宜使用级进模生产.级进模对零件的基本要求:1.零件较小;2.批量大;3.料厚较薄(0.082.5mm);4.材质较软;5.形状较复杂;6.贵重金属不宜(利用率较低);7.精度过高不宜(IT10级以下).级进模在过去，因技术水平的限制，工位数相对较少，35个常见，10个工位就算多了。近年来由于对冲压自动化、高精度、长寿命提出了更高的要求，模具设计与制造高新技术的应用与进步，工位数已不再是限制模具设计与制造的关键。冲压次数也大大提高，有原来的每分钟冲几十次，提高到每分钟冲几百次，级进模的重量亦有过去的几十公斤增加到几百公斤，直至上吨。冲压方式有早期的手工送料、手工低速操作，发展到如今的自动、高速、安全生产。模具的总寿命由于新材料的应用和加工精度的提高，也不是早先的几十万次，而是几千万次，上亿冲次。当然级进模的价格和其它模具相比要高一些，但在冲件总成本中，模具费所占的比例还是很少很少。由此可见，多工位级进模是当代冲压模具中生产效率高、适合大量生产应用的一种高效、高速、高质的实用模具。第一章 弹簧卡介绍及冲压工艺性分析1.1 弹簧卡零件图的绘制1.1.1 弹簧卡二维零件图利用AutoCAD绘图软件绘制如图1.1所示的二维零件图。图1.1 零件二维图1.1.2 弹簧卡三维零件图利用UG6.0绘图软件绘制如图1.2所示的三维零件图。图1.2 零件三维图1.2 弹簧卡工艺设计1.2.1 工艺分析1.零件的简单介绍弹簧卡所用材料为08F,材料厚度为0.15mm，弯曲半径为0.3mm。零件的主体形状为方形，切边以后两边成对称弯曲，根据零件的形状特点，零件需要切边、冲孔、弯曲等工序才能完成。零件的技术要求为冲裁断面整齐、边缘无毛刺，该零件大批量生产，要求设计级进模结构。2.确定零件的基本冲压工序图1.1所示零件为一圆形带孔弯曲件，其冲压工序分析如下：(1)冲孔及切边(2)弯曲(3)落料3.毛坯展开按照弯曲毛坯展开的原则进行计算，图1.3为该零件毛坯展开的二维图。图1.3 展开毛坯图该零件的主要成形工序有：冲裁、弯曲，冲裁在零件的毛坯展开中可不予考虑，故毛坯展开时只须考虑弯曲部分，该零件的弯曲部分圆角半径满足，这类弯曲件的展开长度是根据弯曲前、后中性层长度不变的原则进行计算的。其展开长度等于直线部分的长度和弯曲部分中性层展开长度之和。具体计算步骤如下：(1)计算出各直线段的长度。(2)根据，查出中性层位移系数X的值。(3)计算中性层弯曲半径。(4)根据、与弯曲中心角、计算、弧的展开长度：(1.1)(1.2)(5)计算毛坯总长度本零件的厚度为0.15mm，弯曲内圆角半径r=0.3mm，查冲压工艺与模具设计，120页，表3.3，得x=0.38 经计算，r=0.3mm的弯曲部分l=0.56mm水平方向直边长度为12.6mm 垂直方向直边长度为16.2mm 弯曲部分展开的总长度水平方向总长度为13.72mm 垂直方向总长度为17.88mm 3. 分析零件冲压工艺性图中零件尺寸未注公差的按惯例取为IT12级，符合一般级进冲压的经济进度要求。材料为08F，是沸腾钢，含碳量为万分之八，08F钢强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。故冷加工时，应采用消除应力热处理，或水韧处理，防止冷加工断裂。08F钢的塑性很好，主要用来制造冷冲压件。锰的在钢中起到增加弹性强度的作用，因此在符合要求的情况下，含量可以有偏差。外形落料形状不太复杂，属小尺寸零件，料厚0.15mm，尺寸精度要求一般，因此可用冲裁落料工艺；所冲孔径最小为2mm满足的要求，所冲裁的圆角半径R的最小值也满足要求，且孔边距离较大，因此可用普通冲孔方法得到，亦可安排在弯曲前冲；图示有两个弯角，两边呈对称弯曲，弯曲内侧半径都为0.3mm，经查表该种材料在退火或正火后的最小弯曲半径为0.4t，均大于最小弯曲半径，每个弯角都可以一次弯曲成功；综上所述，该零件主要冲压工序的工艺性良好。4.拟订冲压工艺方案该零件所需的基本冲压工序为冲裁、弯曲和去毛刺等，可以拟订出如下三种方案：方案一：用简单模进行加工，即落料冲孔弯曲；方案二：用复合模进行加工，即首次冲孔落料复合，弯曲；方案三：采用级进模冲制。采用方案一，生产率低，工件尺寸的积累误差大，操作不方便，不安全。因此该方案不适合。采用方案二，生产效率较方案一有所提高，但仍需多副模具，分多次加工且模具结构复杂，因此这种方案不是最佳方案。采用方案三，既可以得到较高的生产效率，又避免了操作不便、不安全，同时又能保证工件的精度要求，因此方案三是本零件成形的最佳方案。第二章 排样设计2.1 概述排样，顾名思义，就是图样的排列。在多工位级进模设计中，排样的目的旨在确定从毛坯材料转变为产品零件的工序过程。级进模冲压件的排样设计是级进模结构设计的基础，是级进模设计的重要组成部分，排样图的好坏，直接影响到级进模结构及制模工艺性，模具制造周期与模具制造成本、冲件质量及材料利用率以及冲件生产成本。排样图设计一旦有错误，会导致制造出来来的模具无法冲出合格制件而将整副模具报废。因此，在进行多工位级进模排样设计时，一定要仔细、反复思考后，可以确定几种不同方案，进行分析比较，与有经验的模具工作者多研究讨论，得出一个最优化的方案。2.2 毛坯排样毛坯排样就是确定冲压件毛坯外形在条料上的截取方位及与相邻毛坯的关系。在冲压零件的成本中，材料费用占有相当大得比例。因此，合理排样对提高材料利用率、降低产品成本具有重要意义。同时，毛坯排样又是级进模工步排样的主要前导，因此最佳排样方案的获取非常重要。2.2.1 毛坯排样典型的毛坯排样有如下三种，如图2.1所示。 (b)(a)(c)图 2.1 毛坯排样第一种方案要求的条料宽度较小，模具宽度也小，但模具长度会较长，弯曲部分在弯曲前的切边量也比较大，由于该制件的尺寸较小，初步拟定采用导料板进行导料，该方案弯曲部分两边切边量比较大，条料两侧变形比较严重。第二种方案为斜排，将制件旋转一定的角度，由于弯曲部分切边量比较大，而且送进步距小，但该种方案是以毛坯的最大轮廓为横向排样的，条料比较宽，此方案材料浪费较严重，并且模具比较难加工，增加了生产成本较，不能做到经济生产。第三种方案较前两种方案更易于实现复杂弯曲工序，模具结构更简单，同时有利于提高生产效率，送进步距相对一、二两种方案来得更少，经综合考虑，拟选用第三种方案。2.2.2 搭边搭边是指排样时毛坯外形与条料侧边及相邻毛坯外形之间设置的工艺余料。搭边的作用是保证毛坯从条料上分离，补偿由于定位误差使条料在送进过程中产生的偏移所需要的工艺余料。搭边分为侧搭边和中心搭边。搭边的基本要求是要有足够的强度，而搭边的强度主要由搭边宽度决定。根据第三种排样方案，初步选用中间载体进行运载条料，中间载体和单载体类似，它是在条料中间留出一定宽度的材料运载工序件，中间载体比单载体更节省材料。中间载体宽度可根据零件的特点灵活掌握，但不小于单载体的宽度。单载体尺寸如图2.2所示。 图2.2 单载体尺寸根据上表所提供的数据选取A=4mm，初定整副模具定位方式为侧刃与导正销混合使用，经查表可以得出侧刃切去的余料宽度,根据条料厚度查得侧刃切边量为2mm。 2.2.3 步距步距指冲压过程中条料每次向前送进的距离，其值为排样时沿送进方向两毛坯之间的最小距离值。步距可定义为:(2.1)S=L+as冲裁步距L沿条料送进方向，毛坯外形的最大宽度值a沿送进方向的搭边值本设计中冲裁步距S=15mm。2.2.4 条料的宽度条料宽度指根据排样结果确定的毛坯所需条料宽度方向的最小尺寸。理论上条料宽度可按下式计算：(2.2)B条料宽度的理论值D垂直于送进方向毛坯的最大轮廓尺寸，它随毛坯排样方位变化B侧搭边值本设计中B=16.5+4+4=24.5mm。2.2.5 材料利用率材料利用率定义为(2.3)A代表产品毛坯外形所包容面积；B代表条料宽度；S代表冲裁步距；2.3 冲切刃口设计在级进模设计中，为了实现复杂零件的冲压或简化模具结构，一般总是将复杂的外形和内形孔分几次冲切。冲切刃口外形的设计就是把复杂的外形轮廓和内形轮廓分解为若干个简单几何单元，各单元又通过组合和补缺等构成新的冲切轮廓的工艺设计过程。由于零件的两端有弯曲，因此在弯曲之前必须将带弯曲的部分与条料分离，而其余部分又必须与条料相连，以保证实现级进冲压，因此设计的外形冲切刃口如图2.3所示。图2.3 外形冲切刃口设计2.4 轮廓分解时分段搭接头应注意的问题内外轮廓分解后，各段之间必然要形成搭接头，不恰当的分解会导致搭接头处产生毛刺、错牙、尖角、塌角、不平直和不圆滑等质量问题。工件外形冲裁采用分段切除余料的方式来设定工序，避免了尖角位置产生应力集中，方便了凸模、凹模的制造加工，提高了使用强度。同时，采用“过切”方式，避免了产生毛刺、尖角，保证制件的精度。2.5 工序排样2.5.1 工序排样类型根据零件的冲压要求，由于含有弯曲工序，所以本零件的冲压不适用选落料型工序排样。考虑到零件最后冲压完成后出件，选切型工序排样。2.5.2 载体设计载体就是级进模冲压时条料上连接工序件并将工序件在模具上稳定的送进部分材料，为运载条料上的工序件至后续工位而设计的。载体必须要有足够的强度能平稳的将工序件送进。一旦载体发生变形，条料的送进精度就无法保证，甚至阻碍条料送进和造成事故，损坏模具。设计中采取双排对称弯曲，再切断。有效防止了弯曲时材料的偏移，消除了模具在冲压时的侧向力，载体宽度为4mm。2.5.3 条料定位方式由于多工位级进模将产品的冲压加工工序分布在多个工位上顺次完成，要求前后工位上工序件的冲切刃口能准确的衔接、匹配，这就要求工序件在每一工位都能准确定位，因此级进模必须有可靠准确的手段用于工序件准确位置的控制。条料送进方向：送进步距控制用侧刃进行粗定位，导正销进行精定位。为了确保条料的定位精度，选用带有导向的侧刃。零件冲压方向：本零件涉及的弯曲工序，采用的浮顶机构工作可靠协调。导正方式：为了保证零件上孔的精度，采用间接导正。导正孔布置在中间的载体上。参考表2.1，导正孔直径取2.0mm。表2.1 导正孔直径mm2.6 工序排样工序排样是级进模冲压排样中的最后一步，是在毛坯排样和冲切刃口设计的基础上进行的。(1)工序排样的遵循原则(2)工序排样要保证产品零件的精度和使用要求。(3)工序应尽量分散，以提高模具寿命，简化模具结构。(4)合理安排各工序，使压力中心尽可能与模具几何中心接近。(5)同一工位各冲切凸模应设计应尽量设计为相同的高度，便于刃磨。(6)冲孔在前，外形冲切和落料在后。(7)为保证条料送进步距精度，第一工位安排冲切导正孔， 第二位设导正销，在其后的各工位上，优先在易窜动的工位上设导正销。(8)设置空位，可以提高凹模、卸料板和凸模的强度。(9)工件和废料应顺利排出。(10)排样方案要考虑模具加工设备条件。经过以上几方面的设计，综合比较分析后，可确定该零件的冲压工序排样图如图2.4，即零件的冲制用十工位级进模。第一工位 冲导正孔、冲侧刃第二工位 冲条形孔第三工位 冲缺第四工位 冲缺第五工位 弯曲第六工位 空工位第七工位 弯曲第八工位 弯曲第九工位 空工位第十工位 弯曲第十一工位 切断 图2.4 工序排样图2.7 条料尺寸及步距精度条料宽度24.5mm步距15mm步距精度：(2.4)步距精度；制件沿条料送进方向最大轮廓尺寸精度提高3级后的实际公差值（mm）；n多工位级进模的工位数；K因数，见表2.2。表2.2 因数K(取=0.02mm)所以该零件的步距的对称偏差值为0.02mm第三章 工艺计算和设备选择3.1冲压力的计算3.1.1 冲裁力的计算冲裁在理论上可以近似认为是剪切断裂，所以最大冲裁力可以按板料的抗剪强度来计算。平刃冲模的冲裁力可以按下式计算：(3.1)F冲裁力(N)L零件剪切周长(mm)t材料厚度(mm)材料抗剪切强度(Mpa)K系数。考虑到模具间隙值的波动及均匀性、刃口的磨损、材料力学性能及厚度的波动润滑情况等因素对冲裁力的值都有影响，故一般取K=1.3第一工位上的冲裁力：(冲切导正孔)(冲切侧刃)第二工位上的冲裁力：(冲制条形孔)第三工位上的冲裁力：(冲切异形孔)第四工位上的冲裁力：(冲方孔)第十一工位上的冲裁力：(切断)综上所述：14149.706805N(3.4)3.2 弯曲力的计算 V形弯曲 U形弯曲本零件弯曲内圆角半径都是R=0.3mm，所需要的弯曲力F=340.9575N3.3 卸料力的计算=钢的厚度在0.1mm0.5mm之间时，卸料系数为0.0450.055，上式中取K=0.05。3.4卸料弹簧的选用第一段卸料弹簧的选用(1)根据模具的安装位置，拟选用8根弹簧，则每根弹簧的负荷为：(3.5)这里需要说明一下，按的要求选用弹簧是比较保守的，特别是当卸料力很大时，所选用的弹簧数量过多，这样使模具结构庞大或受模具结构空间限制而使弹簧无法布置。因此在实践中按，或使来选用弹簧也能满足要求。(2)考虑到模具结构尺寸，初选弹簧规格为：(3) 弹簧的基本特性：4.检查弹簧最大压缩量是否满足上述要求：7.605mm故所选弹簧是合适的。3.5 确定压力中心成形力的合力中心称为压力中心.对于中心模具,压力中心应于模柄中心线大体重合,以保证压力过程中模具各零件受力均衡和工作平稳.如果压力中心不与模柄中心线一致,就会产生偏心力矩,使压力机滑块、导轨、模具的导柱与导套、模具刃口之间发生严重磨损甚至啃伤，使模具过早失效。模具的压力中心坐标值x（由于采取双排对称排样无需计算y）(3.6)(3.7)经求解得：x0=58.54mm3.6 凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模刃口尺寸精度是否合理，直接影响冲裁件的尺寸精度及合理间隙值是否保证，也关系模具的加工成本和寿命。3.6.1 凸、凹模刃口尺寸的计算原则计算冲裁凸、凹模刃口尺寸的依据为：（1）冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等，冲孔尺寸与凸模刃口尺寸相等。（2）零件的尺寸精度。（3）合理的间隙值。（4）磨损规律，如圆形件凹模尺寸磨损后变大，凸模磨损后变小，间隙磨损后变大。（5）冲模的加工制造方法。因而计算刃口尺寸时应按下述原则进行。（1）保证冲出合格的零件（2）保证模具有一定的使用寿命（3）考虑冲模制造修理方便、降低成本3.6.2 刃口尺寸计算方法制造冲模的关键主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的计算和公差标注也不同。凸、凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类。(一)凸模与凹模分别加工这种加工方法适用于圆形或简单规则形状的冲裁件。冲孔：零件孔的尺寸，根据上述原则，首先确定基准件凸模刃口尺寸，再加上便是凹模刃口尺寸。(3.8)落料：零件外径尺寸，根据上述原则，先确定基准见凹模刃口尺寸，再减去便是凸模刃口尺寸。(3. 9)、冲孔凸、凹模刃口尺寸(mm)；、落料凸、凹模刃口尺寸(mm)；d零件孔径公称尺寸(mm)；D落料件外径公称尺寸(mm)；零件公差(mm)；最小合理间隙(mm)；、凸、凹模制造公差(mm)，通常按模具的制造精度来定；磨损量，磨损系数x是为了使零件的实际尺寸尽量接近零件公差带的中间。x值在0.51之间，与零件制造精度有关。零件精度为IT10以上时，x=1；零件精度为IT11IT13时，x=0.75；零件精度为IT14时，x=0.5。采用凸、凹模分别加工法，采用分别标注凸、凹模刃口尺寸及公差，为了保证合理的间隙，必须满足下列条件：。若出现的情况，但大得不多时，凸、凹模公差按公式和适当调整，以满足上述条件。如果时，则应采用凸、凹模配做。本次设计中，用于冲制2mm的导正孔凸模和凹模采用分别加工的方法进行设计：冲制2mm的孔，孔的精度为IT12级，公差为0.1mm，x=0.75验算是否满足条件：=0.02+0.02=0.04mm不满足的条件。因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此取：=0.40.02=0.008 =0.60.02=0.012 (二)凸模与凹模配合加工对于形状复杂或薄料件的冲裁，为了保证凸模与凹模之间的间隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好一个基准件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件为标准件来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。这种加工方法的特点是：(1) 模具间隙是在配制中保证的，因此不需要校核，所以加工基准件时可以适当放宽公差，使其加工容易。(2) 尺寸标注简单，只需在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基本尺寸并注明配作所留的间隙值。(3) 由于形状复杂的工件各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损也不同，有变大的、变小的、也有不变的，必须对有关尺寸进行具体分析后，按前述尺寸计算原则区别对待。冲孔 应以凸模为基准，然后配做凹模。以本次设计中的一个凸模为例，如图3.3所示：图3.3凸模(1)变小的尺寸(A类) 这类尺寸就是冲孔基准件凸模尺寸，应按下式进行计算：(3.10)(x=0.75=0.10,IT12)(2)变大的尺寸(B类) 这类尺寸在冲切凸模上相当于落料基准件凹模尺寸，应按下式进行计算：(3.11)(x=1，=0.15,IT12)(x=1，=0.12,IT12)(3)无变化的尺寸(C类) 这类尺寸可以分为以下三种情况：当孔的尺寸为时 当孔的尺寸为时 当孔的尺寸为时 、-凸模刃口尺寸（mm）、-工件公称尺寸（mm）、-零件公差、偏差。（mm）-凸模公差（mm），当标注形式为(或)时，；当标注形式为时，。按计算尺寸和公差制造凸模后，再按凸模刃口实际尺寸并保证最小合理间隙配做凹模。 3.7 弯曲模的结构设计该零件的弯曲工序安排如下：弯曲时应先成V字形，成形后角度为905，同时预压另一角度成45 (弯曲模的结构形式如图3.4a所示)；在进行第二次弯曲时，将预压角休整成90，同时，如同第一次弯曲类似，再预压对侧另一角为45(弯曲模的结构形式如图3.4b所示)；在进行第三次弯曲时休整另一预压角(弯曲模的结构形式如图3.4c所示)。 (a) (b)(c)图3.4 弯曲凸模的结构形式弯曲件的回弹：在外力作用下板料产生的弯曲总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。外力去掉后，板料中的塑性变形保留下来，弹性变形则完全消失。当弯曲件从模具中取出后，发生了弯曲角和弯曲半径与模具不一致的现象，称为弯曲回弹。回弹值的确定：由于影响弯曲回弹的因素比较多，且各因素又相互影响，因此，弯曲回弹角比较复杂，计算结果也不准确。按经验数表或经验公式计算出回弹值。3.8 设备的选择冲压设备的选择是设计中的一项重要内容,它直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率和产品的一系列重要问题。3.8.1 完成各种工序所需的压力各工序的所需力的总和分别为：=14149.706805N=340.9575N707.48534025N=15198.14964525N初选型号为JB21-4开式压力机，该压力机的主要技术参数如下：公称压力：40KN公称力行程：3mm滑块行程：40mm行程次数：400次/min最大装模高度：300mm装模高度调节量：35mm工作台尺寸(前后左右)：280mm180mm模具孔尺寸(直径深度)：30mm50mm3.8.2 压力机的校核(一)行程和行程次数该零件的最大高度为11.4mm，小于压力机的滑块行程，所以校核通过。(二)最大装模高度所设计冲模的闭合高度(在最低工作位置时，上下模板二底面间的距离)，应小于压力机的最大装模高度。(311)本设计中模具的闭模高度为195mm，该压力机的装模高度为300mm，模具的闭模高度相对与压力机的装模高度小得多，故得在压力机台面上放垫板。(三)压力机的台面尺寸校核模具的外形尺寸为280mm160mm，工作台板尺寸为280mm180mm，满足实际工作条件。第四章 模具设计4.1 模具结构概要设计概要设计是级进模结构设计的开始,它以工序排样图为基础,根据产品零件要求,确定级进模的基本结构框架。4.1.1 模具基本结构形式(1)正倒装关系的确定:根据上述分析，本零件的冲制包含落料、冲孔、弯曲等工序。而且已确定为采用级进模冲压。因此选正装式结构。(2)导向方式确定：本零件的生产是大量生产，为了确保零件的质量和稳定性，选用外导向模架。本零件的精度要求比较高，所以在外导的基础上再加上内导向进行精确的导向。为了更好的保证其精度，选择四导柱式模架。(3)卸料方式确定：本零件冲压工序中包含落料和冲孔，所以应选用卸料机构。又由于零件冲压过程中有弯曲工序，所以应选用弹性卸料板。(4)模具结构示意图：根据已确定的几项结构，本零件冲压级进模结构如图4.1所示。图4.1 模具结构概要4.1.2模具基本尺寸(1)模具的平面尺寸模具平面尺寸是指模具轮廓最大尺寸，它依凹模外形尺寸为基础，最终选择的模架尺寸为准，根据上面工序排样图，凹模的工作区域尺寸基本在186.5mm 50mm左右。圆整后，模具基本尺寸最终选择为200mm100mm。其它模板的尺寸取为与凹模板平面一致。(2)模板规格上模垫板：H=10mm，长度=200mm；上模固定扳：H=30mm，长度=200mm；卸料板垫板：H=8mm，长度=200mm；卸料板：H=12mm，长度=200mm；凹模板：H=19.5mm，长度=200mm；下模垫板：H=15mm，长度=200mm。4.1.3 模架的选定模架的基本作用是导向机构，连接上下模并使他们具有准确位置关系。选对角导柱模架。根据板平面和工作区高度要求，查冲模国家标准，选200100240 JB/T7181.2型对角导柱模架。 下模座（JB/T 7185.2）：20010050上模座（JB/T 7184.2）：20010040导柱（JB/T 7187.2）：25 150导套（JB/T 7187.4）：25 90384.2 模具工作零件设计级进模由多个零件组成，各零件通过一定的联系方式相互联系在一起，形成一个有机的整体，完成特定的冲压加工任务。4.2.1模具零件的连接模具零件相互连接在一起时的基本要素是位置要正确，连接要可靠、稳定。凸模等柱类零件采用孔与轴的过渡或过盈配合来定位，具有可靠性高，工作稳定等特点。在本设计中绝大多数异形凸模采用吊装式式固定，圆形凸模、异形凸模与凸模固定板之间分别采用H7/m6配合,对于保护凸模和凸模导向的卸料板,它与凸模之间的配合,采用单边0.05mm，并使凸模工作过程中不离开卸料板,运动自如,使之工作寿命提高。4.2.2 模板类零件的连接模板类零件包括凸模固定板、凹模板等，一般采用销钉定位，内六角螺钉连接，当模板层数超过三层时，应分层连接。在本模具设计中在模板的四周采用六个螺钉连接，两个销钉定位，这样连接比较可靠稳定。4.3 卸料机构的设计4.3.1 卸料板的安装形式本次设计中，所采用的卸料方式为弹性卸料，通过卸料螺钉和弹性元件等安装在模具上组成的，模具闭合时，弹簧被压缩，当上模开启时，包在凸模上的料在弹簧回弹力的作用下推动卸料板被卸下，因此自由状态下的弹压卸料板总是高出凸模底面一顶高度。这样冲压开始时先压主料，然后再冲压；冲压结束后，料被顺利卸下。卸料螺钉的安装形式如图4.2所示。图4.2 卸料螺钉安装的形式卸料螺钉的此种安装方式考虑到了卸料板与各凸模的间隙是很小的，所以安装卸料板是见非常麻烦的事。一般情况下，尽可能不把卸料板从凸模上卸下，考虑到凸模在刃磨时，既要不让卸料板从凸模上卸下，又要使卸料板低于凸模平面，可考虑如上图所示卸料板的安装形式。即将弹簧安装在上模座内，然后用螺钉限位，只要旋出螺塞，弹簧即可从模座内取出，不受弹簧作用的卸料板随之可以自由移动。4.4导料与定距机构4.4.1导料装置本次设计中采用导料板进行导料。 4.4.2定距装置在多工位级进模中，定距定位比较可靠，也是应用最多的一种混合定距定位。这是由两种定位方式或三种定位方式联合在一起使用的。这种定位方法是在一瞬间内先粗定位，后精定位，最终达到精度定位的要求。目前应用比较普遍的几种组合有：挡料钉与导正销；侧刃与导正销；自动送料器(装置或机构)与导正销或自动送料器、侧刃与导正销等。本次设计中所采用的定距装置为侧刃与导正销混合使用，导正孔在第一个工位上冲出，导正销的设置紧挨在冲导正孔的第二工位；侧刃为导向式侧刃，该侧刃是在刃口后面多了一段起导向作用的尾巴，在冲裁前，这一部分先进入凹模内进行导向，如图4.5所示，故克服了冲裁时产生的侧向力，保持侧刃正确位置，定位效果较好。图4.5 导向式侧刃4.5 安全机构设计安全第一是冲压生产的其本要求，在冲压加工中除了要求冲压工作时严格遵守车间所规定的各种制度、守则和操作规程外，更重要的是模具设计过程中就要充分考虑安全。级进模常见的安全问题主要有：(1)条料的误送进，工序件送不到位。(2)操作者手进入上下模之间。(3)废料与凸模粘连。(4)小凸模折断。(5)凹模落料孔堵塞，使凹模胀裂。4.6弹簧卡模具非成型零件的设计这部分是对模具成型零件以外的其他零件的设计，如板类零件，紧固件，定位零件，辅助零件，支撑零件等。其中板类零件主要有：（1）上模座板；（2）上垫板；（3）凸模固定板；（4）卸料板；（5）凹模固定板；（6）下垫板；（7）下模座板。其设计要求都因结构要求，强度要求和需要而定。其中凸模固定板,凹模固定板,卸料板要求相对要高一些.紧固件,定位零件,辅助零件和一些支撑零件等都按需要而定.板类零件在设计时要考虑到各个模板的强度，因在该成型过程中，所需要的成型力小。板类零件的厚度一般均由经验估算。板类零件在连接时，一般采用销钉定位，内六角螺钉连接。模板层数少于三层时，可用螺钉连接，超过三层时，应该分层连接。取定螺钉数量和直径时还要考虑能承受卸料力。紧固常用内六角螺钉（GB7076），螺钉拧入模体的深度不要太深；销钉常用圆柱销（GBT119.1），其直径与螺钉直径相近，每个模具上只需两个销钉，其长度不要太长。在选用销钉和螺钉时，直径最好一致，以便于加工。板类零件的通孔现在一般用线切割加工。其制造的精度控制在IT4级精度内。4.7 模具零件选材级进模的特点是产品零件精度高、批量大，模具要求高精度、长寿命。因此模具材料的要求比较高，模具材料选择是否合理，直接影响到模具的使用寿命、精度、效率。在冲压过程中，级进模受冲击载荷作用，而且被加工材料的变形阻力较大，尤其是凸模和凹模的刃口部，在工作过程中受到强烈的冲击、弯曲、剪切、磨檫和挤压作用。因此对模具主要零件选用材料时，应满足：(1)满足模具的使用要求，尤其是细长凸模，为了防止折弯和断裂，因此必须选择高的强度。(2)良好的工艺性能，如优良的机械加工性能、淬透性要好、热敏感性小(3)适当考虑经济性，应选择价格便宜，资源丰富，容易获得的材料。在可能的情况下应选用好的材料。表4.2和表4.3列出了级进模主要零件常用的材料。表4.2 凸模具和凹模常用材料表4.3 冷冲模主要零件选材及热处理要求4.8弹簧卡模具装配图4.8.1 模具的工作原理条料由导料板导入置凹模板上，凹模表面两侧设有槽式浮顶器，中间增设浮料销，板料的导向由槽式浮顶器完成，侧刃挡块对第一个工位进行粗定位，在第一个工位上分别完成导正孔的冲制和侧刃的冲切，在第二个工位上安排导正销，在以后的各个工位上由侧刃进行粗定位，导正销进行精定位；模具在闭合的时候先由导正销进入到导正孔内进行板料的定位，而后弹压式卸料板进行压料，使条料在压得比较服帖的情况下进行工作；开模时，弹压式卸料板在弹簧的作用下紧紧压住条料，上模座、上模垫板、上模固定板以及固定在凸模固定板上冲裁凸模随着压力机滑块而上行，由于条料被卸料板紧紧压住，从而完成了冲裁卸料，当滑块继续上行时，卸料板在卸料螺钉的拉紧作用下一同上升，条料在浮顶销及导料杆的作用下被托离凹模表面，继而将条料继续向前送进一个步距，对条料进行再次成形，直至产品从模具右侧落下，完成整个产品的加工。4.8.2 模具闭合状态时的结构图模具闭合时的结构如图4.6所示，a 主视图，b 左视图，c 俯视图。 (a)(b)(c) 图4.6 模具结构图第五章 级进模制造级进模的制造过程从总体上可分为零件的加工和装配两部分，具体加工过程如图5.1所示。图5.1 模具加工过程5.1 级进模零件加工工艺在这里列出凹模板的加工方案。凹模板即凹模，是模具上最为重要的零件，它的精度决定了模具的产品的精度、模具的寿命等一系列重要的参数。所以凹模的加工成为模具所有零件加工的重点，所以这里简略给出凹模板的加工过程。此零件主要是采用线切割加工，其一般加工过程是：下料锻造退火机械粗加工淬火与回火磨加工线切割加工钳修。1.毛坯的预孔加工 先在毛坯的适当位置进行预孔加工，即穿丝孔加工。2.热处理，减少组织缺陷。3.基准面，以模具板的左面作为基准，在机械粗加工时应先加工这个面，后以这个面为参考，逐次加工。磨削时应同样先磨削左面，后在磨削其他形状孔或面。4.在编制线切割程序时，必须注意零件的标注，要按照先根据左面加工出导正孔，然后以导正孔为基准加工其它凹模型孔。5.电火花加工落料孔，或在线切割时采用锥度切割，但此加工时必须保证其加工后凹模刃口厚度。其他垫板则可根据间隙补偿原理直接割制出外形。5.2 级进模装配技术级进模装配就是将全部合格的零件按设计要求组装在一起的过程。多工位级进模装配的核心是凹模与凸模固定板和卸料板上的型孔尺寸和位置精度的协调，其关键就是保证多个凸凹模的工作间隙和位置要求。多工位级进模一般都采用精密导向装置，如滚珠导套的标准模架或非标准模架，因此在装配时，常利用导向